さて、それでは希土類元素の地球化学について紹介したいのですが、その前に太陽系の元素存在度を見てみましょう。右図は、珪素（Si）が100万個あるとした時に他の元素が相対的にどれだけ存在しているかを表しているのですが、原子番号が大きくなるにつれて、存在度が少なくなっていくことが分かります。さらに、原子番号が小さい元素(水素、ヘリウム、リチウム、ベリリウム、ホウ素）では例外ですが、それ以降の元素では原子番号が偶数の元素の存在度が、隣り合う奇数元素よりも高くなっています。この法則をOddo-Harkins（オッド－ハーキンス）則と言い、太陽系の元素合成メカニズムにおいて重要です。図を見れば明らかですが、希土類元素、特にランタノイドの存在度もギザギザしています。

　上図のようにREEパターンではイットリウム（Y）をホルミウム（Ho）とエルビウム（Er）の間に挟む事が多いです。それについて少し説明します。右に示したのは、希土類元素のイオン半径です。希土類元素は基本的に3価の陽イオンで存在し、様々な配位数を取ります。その中でも多くの教科書に載っている6配位、8配位、9配位のイオン半径を図示しています。この図を見るといくつか気付く事があります。まず、ランタンからルテチウムにかけてイオン半径が連続的に減少しています。これはランタノイド収縮と言われる現象で、ランタノイドとウランやトリウムなどのアクチノイドにのみ見られる現象で、原子の電子軌道が関係しています。そしてもう1つ、イットリウムのイオン半径がホルミウムととても近い事が分かります。化学的性質とイオン半径が似ている2つの元素ですが、先ほどのように、海水ではHoとErを結んだ線よりもYは上にプロットされますが、玄武岩や頁岩では下にプロットされます。この様に、イオン半径が似ているものの、異なった挙動を示すことから、YをHoとErの間にプロットする事が多いです。

　さて、再び隕石で規格化したREEパターンを見てみましょう。すると右に示したように幾つか特徴があることに気付きます。まずはセリウム（Ce）が滑らかな線から外れている点です。先ほど、希土類元素は基本的に3価の陽イオンで存在すると書きましたが、実はCeは4価としても存在する事ができるのです。4価のCeは溶解度が極めて低い（水に溶けにくい）ことから、河川などから海に入った希土類元素の中で、Ceは様々な粒子にくっついた際に（これを吸着と言います）4価になると海水中から取り除かれてしまうのです。また、3価と4価という異なる酸化数で存在できることから、過去の酸化還元状態（酸素が多かったか少なかったか）を推定する指標として用いる事ができます。同様に、ユウロピウム（Eu）も滑らかな線から外れていることに気付きます。Ceの場合は4価でも安定に存在することが原因でしたが、Euは3価だけではなく2価としても安定に存在することが原因です。還元的（酸素の少ない）環境ではEuが2価で存在するために他の希土類元素とは異なる挙動を取るのです。このように、滑らかな線から外れてプロットされる元素の振る舞いをanomaly（異常）と言います。

　もう1つ、ガドリニウム（Gd）からホルミウム（Ho）までと、エルビウム（Er）からルテチウム（Lu）までが、上や下に凸な滑らかな曲線を描いていることに気付きます。ここに載せているデータでは、CeやEuに異常があるためよく分かりませんが、実際には、ランタン（La）からネオジム（Nd）までと、プロメチウム（Pm）からGdまでにも現れ、Gdで折り返すようになっています。つまり、Gdを中心として前後に4元素ずつの曲線になっているのです。四つの組になっていることから、四つ組（テトラド）効果と呼ばれています。そして、このテトラド効果は上に凸のテトラドと下に凸のテトラドがあり、上に凸はアルファベットのMのように見えることからM型テトラド、下に凸はWに見えることからW型テトラド効果と呼ばれています。このテトラド効果も、実は電子軌道と電子スピンの影響が大きいです。また、テトラド効果は水が関与した反応（水－岩石反応など）で見られる事が多く、天然での希土類元素の挙動を考える上で重要な反応です。